赤道域の積雲対流と大気波動に関するゾンデ観測とデータ同化モデリングによる研究

2002 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 12440127
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 気象・海洋物理・陸水学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中村 卓司 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 助教授 (40217857)
• 研究分担者: 津田 敏隆 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 教授 (30115886) ; 堀之内 武 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 助手 (50314266) ; 西 憲敬 京都大学, 理学研究科, 助手 (00222183) ; 竹見 哲也 大阪大学, 工学研究科, 助手 (10314361) ; 藤原 正智 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 学振特別研究員
• 研究期間 (年度): 2000 – 2002
• キーワード: 大気重力波 / メソスケールモデル / 水蒸気 / 中間圏界面 / 積雲対流 / 赤道域 / 大気光イメージ / 対流圏成層圏物質交換

研究概要

赤道域においては積雲対流が極めて活発であり、これにより励起される大気波動が上方伝搬して下層・中層大気の循環に大きな影響を与え、さらに熱圏へのエネルギー輸送においても大きな働きをなす。本研究では時間空間サンプリングの限られる「観測」だけでは明らかにできないこのような過程を解明するために、まずこれまでに蓄積された観測データを幅広く活用するとともに、新たな高精度観測をインドネシア域で行い、これらを用いてデータ同化手法をもちいた数値モデリングを行うことで得られる4次元データセットを観測と詳細に比較することで観測と数値モデルの有機的結合をはかり、積雲対流と大気波動の詳細なメカニズムを明らかにした。まず、高精度水蒸気ゾンデ観測をインドネシアにて行うことで、対流圏界面付近の微量な水蒸気量の変動を明らかにし、積雲対流に伴う赤道域の物質輸送を明らかにした。さらに、大気光イメージング観測をインドネシア域で1年以上にわたって行うことで、赤道域の中間圏界面付近の小スケール重力波の年周変化を世界で初めて明らかにし、積雲対流の水平分布が大きな影響を与えることを示した。さらに長期間のMLT領域レーダー観測の結果を解析して衛星データと比較することで、赤道域中間圏界面の季節内振動と下層起源の大気波動の関係を明らかにした。さらに観測データを取り込んだ3次元数値モデルを用いて、積雲対流が励起する大気重力波が中間圏界面領域まで伝搬して砕波する詳細を初めて明らかにし、大気光イメージャ観測の結果を詳細に比較検討することで、中間圏界面での重力波の励起・伝搬・砕波と大気不安定構造のメカニズムを明らかにした。今後、モデルの広域化・精密化をはかるとともに、新たな衛星観測なども取り込むことで大気波動の下層・中層大気内での全地球的なインパクトの研究に発展できるものと期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Turbulence at the Tropopause due to Breaking Kelvin Waves Observed by the Equatorial Atmosphere Radar (2003)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, M., M.K.Yamamoto, H.Hashiguchi, T.Horinouchi, S.Fukao
  • 雑誌名: Gephys.Res.Let 30(4)1171 ページ: doi:10.1029/2002GL016278
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Ozonesonde observations in the Indonesian maritime continent : A case study on ozone rich layer in the equatorial upper troposphere (2003)
  • 著者名/発表者名: FUjiwara, M., Y.Tomikawa, K.Kita, Y.Kondo, N.Komala, et al.
  • 雑誌名: Atmos.Environ 37 ページ: 353-362
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Kelvin-Helmholtz instability around the tropical tropopause observed with the Equatorial Atmosphere Radar (2003)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, M.K., M.Fujiwara, T.Horinouchi, H.Hashiguchi, S.Fukao, M.D.Yamanaka
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett 30(9)1476 ページ: oi10.1029/2002GL016685
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Tropical cumulus convection and upward propagating waves in middle atmospheric GCMs (2003)
  • 著者名/発表者名: Horinouchi, T., S.Pawson, K.Shibata, U.Langematz, et al.
  • 雑誌名: J.Atmos.Sci ページ: 2765-2782
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Convective impact on temperatures observed near the tropopause (2003)
  • 著者名/発表者名: Sherwood, S.C., T.Horinouchi, H.Zeleznik
  • 雑誌名: J.Atmos.Sci 60(15) ページ: 1847-1856
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Turbulence at the Tropopause due to Breaking Kelvin Waves Observed by the Equatorial Atmosphere Radar (2003)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, M., M.K.Yamamoto, H.Hashiguchi, T.Horinouchi, S.Fukao
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 30(4) ページ: 1171, doi:10.1029/2002GL016278
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Ozonesonde observations in the Indonesian maritime continent : A case study on ozone rich layer in the equatorial upper troposphere (2003)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, M., Y.Tomikawa, K.Kita, Y.Kondo, N.Komala, S.Saraspriya, T.Manik, A.Suripto, S.Kawakami, T.Ogawa, E.Kelana, B.Suhardi, S.W.B.Harijono, M.Kudsy, T.Sribimawati, M.D.Yamanaka
  • 雑誌名: Atmos.Environ. 37 ページ: 353-362
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Kelvin-Helmholtz instability around the tropical tropopause observed with the Equatorial Atmosphere Radar (2003)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, M.K., M.Fujiwara, T.Horinouchi, H.Hashiguchi, S.Fukao, M.D.Yamanaka
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 30(9) ページ: 1476, doi:10.1029/2002GL016685
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Tropical cumulus convection and upward propagating waves in middle atmospheric GCMs (2003)
  • 著者名/発表者名: Horinouchi, T., S.Pawson, K.Shibata, U.Langematz, E.Manzini, M.A.Giorgetta, F.Sassi, R.J.Wilson, K.Hamilton, J.de Granpre, A.A.Scaife
  • 雑誌名: J.Atmos.Sci. ページ: 2765-2782
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Convective impact on temperatures observed near the tropopause (2003)
  • 著者名/発表者名: Sherwood, S.C., T.Horinouchi, H.Zeleznik
  • 雑誌名: J.Atmos.Sci. 60(15) ページ: 1847-1856
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Horizontal structure of wind velocity field around the mesopause region derived from meteor radar observations (2002)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., T.Tsuda, S.Morita, H.Fukunishi, Y.Yamada
  • 雑誌名: J.Atmos.solar-Terr.Phys. Vol.64 No.8-11 ページ: 947-958
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mesoscale variability of tropical precipitation : Validation of satellite estimates of wave forcing using TOGA COARE radar data (2002)
  • 著者名/発表者名: Horinouchi, T.
  • 雑誌名: J.Atmos.Sci. VOL59 No.16 ページ: 2428-2437
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Convectively generated mesoscale gravity waves simulated throughout the middle atmosphere (2002)
  • 著者名/発表者名: Horinouchi T, T.Nakamura, J.Kosaka
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. Vol 29 No.21 ページ: 2007 Nov1 2001
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Long-period wind oscillations in the mesosphere and lower thermosphere at Yamagawa (32N,131E), Pontianak (0N,109E) and Christmas Island (2N,157W) (2002)
  • 著者名/発表者名: Isoda, F., T.Tsuda, T.Nakamura, et al.
  • 雑誌名: J.Atmos.solar-Terr.Phys. Vol 64 No.8-11 ページ: 1055-1067
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Long-term variations of atmospheric wave activity in the mesosphere and lower thermosphere region over the equatorial Pacific (2002)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, T., S.Yoshida, F.Isoda, T.Nakamura, et al.
  • 雑誌名: J.Atmos.solar-Terr.Phys. Vol 64 No.8-11 ページ: 1123-1129
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Dual-site imaging observations of small-scale wave structures through OH and OI nightglow emissions (2002)
  • 著者名/発表者名: Ejiri MK, Shiokawa K, Ogawa T, Kubota M, Nakamura T, Tsuda T
  • 雑誌名: GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS 29(10):Art. ページ: 1445
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Comparative study of interannual changes of the mean winds and gravity wave activity in the middle atmosphere over Japan, Central Europe and Canada (2002)
  • 著者名/発表者名: Gavrilov, N.M., S.Fukao, T.Nakamura, C.Jacobi, et al.
  • 雑誌名: J.Atmos.Sol.-Terr.Phys 64(8-11) ページ: 1003-1010
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Sea-Breeze Circulation over Jakarta, Indonesia : A Climatology Based on Boundary Layer Radar Observations (2002)
  • 著者名/発表者名: Hadi, T.W., T.Horinouchi, T.Tsuda, H.Hashiguchi, S.Fukao
  • 雑誌名: Mon.Weather Rev 130(9) ページ: 2153-2166
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Horizontal structure of wind velocity field around the mesopause region derived from meteor radar observations (2002)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., T.Tsuda, S.Morita, F.Fukunishi, Y.Yarnada
  • 雑誌名: J.Atmos.Sol.-Tern Phys. 64(8-11) ページ: 947-958
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mesoscale variability of tropical precipitation : validation of satellite estimates of wave forcing using TOGA-COARE radar data (2002)
  • 著者名/発表者名: Horinouchi, T.
  • 雑誌名: J.Atmos.Sci. 59(16) ページ: 2428-2437
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Convectively generated mesoscale gravity waves simulated throughout the middle atmosphere (2002)
  • 著者名/発表者名: Horinouchi, T., T.Nakamura, J.Kosaka
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 29(21) ページ: art.no.2007
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Long-period wind oscillations in the mesosphere and lower thermosphere at Yamagawa (32N, 131E), Pontianal (ON, 109E) and Christmas Island (2N, 157W) (2002)
  • 著者名/発表者名: Isoda, F., T.Tsuda, T.Nakamura, Y.Murayama, K.Igarashi, R.A.Vincen, I.M.Reid, A.Nuryanto, S.L.Manurung
  • 雑誌名: J.Atom.solar Terr Phys. 64 ページ: 1055-1068
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Long-term variations of atmospheric wave activity in the mesosphere and lower thermosphere region over the equatorial Pacific (2002)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, T., S.Yoshida, F.Isoda, T.Nakamura, A.Nuryanto, S.Manurung, O.Sobari, R.A.Vincent, I.M.Reid
  • 雑誌名: J.Atmos.Sol.-Terr Phys. 64(8-11) ページ: 1123-1129
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Dual-site imaging observations of small-scale wave structures through OH and 01 nightglow emissions (2002)
  • 著者名/発表者名: Ejiri, M.K., K.Shiokawa, T.Ogawa, M.Kubota, T.Nakamura, T.Tsuda
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 29(10) ページ: art.no.1445
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Comparative study of interannual changes of the mean winds and gravity wave activity in the middle atmosphere over Japan, Central Europe and Canada (2002)
  • 著者名/発表者名: Gavrilov, N.M., S.Fukao, T.Nakamura, C.Jacobi, D.Kurschner, A.H.Manson, C.E.Meek
  • 雑誌名: J Atmos.Sol.-Tern Phys. 64(8-11) ページ: 1003-1010
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Sea-Breeze Circulation over Jakarta, Indonesia : A Climatology Based on Boundary Layer Radar Observations (2002)
  • 著者名/発表者名: Hadi, T.W., T.Horinouchi, T.Tsuda, H.Hashiguchi, S.Fukao
  • 雑誌名: Mon.Weather Rev. 130(9) ページ: 2153-2166
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Breakdown of small-scale quasi-statinoary gravity wave and transition to turbulence observed in OH airglow (2001)
  • 著者名/発表者名: Tamada, Y., H.Fukunishi, T.Nakamura, T.Tsuda
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 28(11) ページ: 2153-2156
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Small-scale gravity waves near the mesopause observed by four all-sky airglow imagers (2001)
  • 著者名/発表者名: Ejiri, M.K., K.Shiokawa, T.Nakamura, R.Maekawa, T.Tsuda, et al.
  • 雑誌名: J.Geophys.Res 106(D19) ページ: 22793-22799
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Seasonal variation of gravity waves with various temporal andhorizontal scales in the MLT region observed with radar and airglow imaging (2001)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., T.Tsuda, R.Maekawa, M.Tsutsumi, K.Shiokawa, et al.
  • 雑誌名: Adv.Space Res 27(10) ページ: 1737-1742
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] An improvement on wind velocity estimation from radar Doppler spectra in the upper mesosphere (2001)
  • 著者名/発表者名: Takeda, S., T.Nakamura, T.Tsuda
  • 雑誌名: Ann.Geophys 19(8) ページ: 837-843
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Breakdown of small-scale quasi-statinoary gravity wave and transition to turbulence observed in OH airglow (2001)
  • 著者名/発表者名: Yamada, Y., H.Fukunishi, T.Nakamura, T.Tsuda
  • 雑誌名: Geophys.Res.Lett. 28(11) ページ: 2153-2156
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Small-scale gravity waves near the menopause observed by four all-sky airglow imagers (2001)
  • 著者名/発表者名: Ejiri, M.K., K.Shiokawa, T.Ogawa, T.Nakamura, R.Maekawa, T.Tsuda, M.Kubota
  • 雑誌名: J.Geophys.Res. 106(D19) ページ: 22793-22799
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Seasonal variation of gravity waves with various temporal andhorizontal scales in the MLT region observed with radar and airglow imaging (2001)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., T.Tsuda, R.Maekawa, M.Tsutsumi, K.Shiokawa, T.Ogawa
  • 雑誌名: Adv.Space Res. 27(10) ページ: 1737-1742
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] An improvement on wind velocity estimation from radar Doppler spectra in the upper mesosphere (2001)
  • 著者名/発表者名: Takeda, S., T.Nakamura, T.Tsuda
  • 雑誌名: Ann.Geophys. 19(8) ページ: 837-843
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] On dynamics of easterly waves, monsoon depressions, and tropical depression type disturbance (2000)
  • 著者名/発表者名: Sobel, A.H., T.Horinouchi
  • 雑誌名: J.Meteor.Soc.Japan 78(2) ページ: 167-173
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Synoptic-scale Rossby waves and geographic distribution of lateral transport routes between the tropics and the extratropics in the lower stratosphere (2000)
  • 著者名/発表者名: Horinouchi, T., F.Sassi, B.Boville
  • 雑誌名: J.Geophys.Res 105(D21) ページ: 26579-26592
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] On dynamics of easterly waves, monsoon depressions, and tropical depression type disturbance (2000)
  • 著者名/発表者名: Sobel, A.H., T.Horinouchi
  • 雑誌名: J.Meteor Soc.Japan 78(2) ページ: 167-173
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Synoptic-scale Rossby waves and geographic distribution of lateral transport routes between the tropics and the extratropics in the lower stratosphere (2000)
  • 著者名/発表者名: Horinouchi, T., F.Sassi, B.Boville
  • 雑誌名: J.Geophys.Res. 105(D21) ページ: 26579-26592
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より